Hvordan skove mistede 8.000 års lagret kulstof på få generationer

"Plant et træ" ser ud til at være det bedste svar på klimaforandringer i disse dage. Ved at bestille en lejebil online for nylig, blev jeg bedt om at markere en boks for at plante et træ for at opveje min bils forventede kuldioxid-emissioner. I 2020 lancerede guvernøren i min stat, Indiana, et initiativ for at plante en million af dem inden for fem år, og staten er en fjerdedel af vejen dertil.

Den primære årsag til denne trælevende iver er at udnytte træernes kraft til at fjerne overskydende kuldioxid fra atmosfæren og omdanne det til træ, hvilket sikkert låser kulstof væk i årtier til århundreder.

Det er i hvert fald teorien.

Problemet er, at skæbnen for kulstof lagret i træer står over for mange udfordringer. Hedebølger, skovhugst, skadedyr og naturbrande kan alle ødelægge træer og frigive det kulstof igen. Og de fleste målinger af kulstof lagret i skovenes træagtige biomasse strækker sig kun et par årtier tilbage.

Jeg leder PalEON-projektet, et initiativ finansieret af National Science Foundation, der arbejder på at rekonstruere, hvordan mængden af ​​kulstof lagret i amerikanske træer ebbede ud og flød i løbet af de sidste 10.000 år.

Vores nye rekonstruktion afslører i detaljer, hvordan skove i det øvre Midtvesten fik næsten en milliard tons kulstof over de sidste 8.000 år, hvilket fordoblede deres kulstoflagring. Og så, i løbet af blot 150 år, forsvandt næsten al den gevinst ud i atmosfæren.

Resultaterne giver lektioner for i dag, især om den store rolle, som nogle få træarter, menneskelig adfærd og et skiftende klima kan spille.

Hvordan skove fik, og derefter tabte, en milliard tons kulstof

Vores skovhistorie starter for 10.000 år siden, efter at den massive Laurentide-iskappe, der engang dækkede en stor del af Nordamerika, trak sig tilbage fra det øvre Midtvesten - det der nu er Michigan, Wisconsin, Minnesota og de nordlige kanter af Illinois og Indiana. I denne tidlige periode med naturlig opvarmning krympede istidsskove med nåleblade og blev erstattet af nye træarter, der langsomt spredte sig nordpå fra de sydlige tilflugter.

Skovvæksten steg og faldt i løbet af de tusinder af år, der fulgte, efterhånden som klimaet gennemgik varme og kølige perioder, hyppigheden og intensiteten af ​​skovbrande ændrede sig, og indianske landforvaltningsstrategier ændrede sig.

Tidligere undersøgelser antog, at mængden af ​​træagtig biomasse - kulstoffet lagret i træer - havde været relativt stabilt over årtusinder før den industrielle æra. I stedet blev vi overraskede over at finde ud af, at skovene i Upper Midwest støt havde fået kulstof i 8.000 år, før euro-amerikanske bosættere begyndte at rydde store skår af skov.

I store dele af regionen var skovene blevet domineret af langlivede arter, der kunne lagre meget kulstof som biomasse. To af disse arter skiller sig ud:amerikansk bøg og østlig hemlock.

Historie i et pollenkorn

Vi ved meget af dette takket være bittesmå korn af gammelt pollen og det offentlige landmåling, en samling meget detaljerede skovundersøgelser udført af offentlige entreprenører i midten af ​​1800-tallet, kort før skovrydningen tog fart.

Hvert år frigiver træer pollen, og noget af det pollen falder ned i søer, hvor det synker ned i mudderet og forstener. Forskere kan studere forstenet pollen i tværsnit af søbundsediment for at bestemme, hvor gammelt det er, og hvilke typer træer, der voksede på det tidspunkt. Hvis en større brand kom igennem, ville pludselige ændringer i typerne af pollen i sedimentet give det væk.

I en undersøgelse for nylig offentliggjort i tidsskriftet Science , Ann Raiho og andre PalEON-medlemmer kortlagde biomasseændringer i Upper Midwest ved hjælp af en sofistikeret statistisk model baseret på fossilt pollen fundet i sedimentet fra et netværk af søer. Den offentlige landmåling fungerede som en slags Rosetta-sten. Undersøgelsen knyttede vegetation i 1800-tallet til de fossile pollenprøver, hvilket gjorde det muligt for os at kalibrere pollenniveauer med mængden af ​​træbiomasse.

Erfaringer fra 10.000 års skovvækst og tilbagegang

Vores kort over tidligere biomasseakkumulering giver anledning til optimisme omkring skovenes kapacitet til bæredygtigt at lagre kulstof i lange perioder, men også to advarsler.

Den optimistiske holdning er, at når skove domineret af gammelvoksende arter som amerikansk bøg og østlig hemlock udvidede sig, lagrede skovene store mængder kulstof i træagtig biomasse i årtusinder. Disse to arter bidrog med betydelig kulstoflagring, især i de mere fugtige centrale og østlige dele af regionen.

Den første advarsel er, at skovene i den tørrere vestlige del af vores undersøgelsesområde krympede, når klimaet blev varmere og tørrere.

Den anden advarsel er, at fremskridt hurtigt kan smutte. Selvom de øvre Midtvestens skove lagrede næsten en milliard tons mere kulstof, end de mistede i løbet af de sidste 8.000 år, gik denne ophobning tilbage i atmosfæren i løbet af kort tid som følge af skovhugst og landbrug. Vi fandt ud af, at nedgangen i træagtig biomasse i løbet af de sidste 150 år var 10 gange større end i noget andet århundrede på 10.000 år.

Ser fremad

Så hvad betyder det for træplantningsindsatsen i dag?

Hvis mit lejebiltræ tilfældigvis var en amerikansk bøg, og hvis det fik lov til at modnes og udbrede en gammel skov i den øvre midtvest, så kunne fremtidige skove kopiere de processer, der lagrede kulstof i tusinder af år.

Men den fremtid forudsætter, at tørke, skadedyr og skovbrande forbundet med et hurtigt opvarmende klima ikke fortryder disse anstrengelser. En nylig undersøgelse antydede, at skove rundt om i verden muligvis er ved at miste modstandsdygtighed over for klimaopvarmning.

Ældre træers kapacitet til at lagre kulstof kan også ophæves af andre trusler, der kan forværres af det skiftende klima. Bøgebarksygdom svækker f.eks. træer og tillader svamp at dræbe dem – og det truer nu den øvre midtvestens bøgepopulationer.

Endelig bliver samfundene nødt til at balancere værdien af ​​kulstof, der er bundet i gamle skove, med andre prioriteter.

Fra et bevaringsperspektiv var både højbiomasse, gammelvækst bøge- og hemlockskove og ege-savanne med lavere biomasse vigtige komponenter i midtvestlig vegetation gennem de sidste 10.000 år. Men åbne egeskove er nu truet, og de nødvendige metoder til genopretning, som kontrollerede forbrændinger, er designet til at holde konkurrerende arter i skak - inklusive amerikansk bøg.

Fortiden giver vejledning til håndtering af skovændringer i fremtiden, men ikke lette svar. + Udforsk yderligere

Modellering af historisk biomasse kan være nøglen til at modvirke klimaændringer

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.